[发明专利]一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法

权利要求书

1.一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述磨粒流加工在低压流体中进行；所述角度可调机构置于带有磁场辅助的加工装置内；所述磁场辅助为置于加工装置正下方的电磁铁所产生的垂直工件表面的强度可调均匀磁场，且在所述磁场的作用下，流场中的磁性复合磨粒受磁场力向工件表面运动；所述磁性复合磨粒由磁性粒子和碳化硅磨粒构成；所述磁性粒子为包裹纳米铁粉的聚苯乙烯微球，碳化硅磨粒通过静电作用吸附在磁性粒子表面，构成磁性复合磨粒；

实现所述方法的系统包括由压力表、加工装置、磨粒缸、泵、控制阀组成的低压磨粒流回路，置于加工装置下方的电磁铁，置于磨粒缸中的搅拌器和水冷装置以及系统控制器，在搅拌器和水冷装置的作用下，均匀且恒温的磨粒流通过泵从磨粒缸吸出并送入管道，经过控制阀和压力表后流入配备了电磁铁的加工装置中，再通过管道回流到磨粒缸，整个加工过程通过系统控制器实现自动控制；

所述角度可调机构安装在加工装置内的顶部，所述角度可调机构由滑块、调整螺钉压盖、调整螺钉、水平块、销轴和调整板组成，所述调整板左侧通过销轴与滑块联接，调整板右侧通过销轴与水平块联接，调整螺钉经过滑块上的长形沉孔旋入水平块上的螺纹孔中，水平块由于与调整螺钉联接而始终保持水平，通过改变调整螺钉旋入水平块上螺纹孔的深度，可以实现水平块的纵向移动，从而带动调整板绕左侧销轴旋转；

加工过程中流体和磨粒与加工装置腔体或工件表面的摩擦碰撞会导致能量损失，引起流场内沿流动方向上的压力下降，进而导致磨粒对工件表面的剪切力下降，角度可调机构可以在0～10度范围内改变加工流道顶面的倾斜角，使加工流道变为楔形空间，实现流道截面积沿磨粒流动方向的逐渐缩小，弥补流场内沿流动方向上的压力下降，从而弥补工件表面沿流动方向上的剪切力下降，使工件表面的抛光力分布均匀，抛光后工件表面粗糙度分布均匀。

2.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述低压流体指加工装置内的压力在0.05～2MPa。

3.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述磁场为施加于楔形流道内且垂直于工件表面的强度在0.01～1.00T区间内可调的均匀磁场，其通过置于加工装置正下方的电磁铁生成，磁场强度由系统控制器调整，通过改变电磁铁线圈中的电流大小实现磁场强度的调节。

4.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述磁性复合磨粒在均匀磁场作用下被磁化，磁场强度为B，磁场方向垂直工件表面向上，被磁化的磁性复合磨粒受到垂直指向工件表面的磁场力Fm作用，在楔形流道内沿平行于工件表面方向流动的同时沿垂直指向工件表面方向流动。

5.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述磁性复合磨粒由磁性粒子和碳化硅磨粒构成，磁性粒子为包裹纳米铁粉的聚苯乙烯微球，粒径5～15μm，在磨粒流中的质量分数介于1～5％；碳化硅磨粒粒径0.2～2μm，在磨粒流中的质量分数介于5～15％，碳化硅磨粒通过静电作用吸附在磁性粒子表面，构成磁性复合磨粒。

6.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述静电吸附通过PH环境和改性实现，使碳化硅磨粒表面带负电，包裹纳米铁粉的聚苯乙烯带正电，二者通过静电作用吸附在一起，构成磁性复合磨粒；所述PH环境指磨粒流液体呈PH＝10的碱性。

7.如权利要求6所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述改性指磁性粒子的改性，通过聚二烯丙基二甲基氯化铵阳离子聚电解质改性后，包裹纳米铁粉的聚苯乙烯微球在碱性溶液中带正电，经过上述处理后，磨粒流中带负电的磨粒和带正电的磁性粒子通过静电作用吸附在一起，构成复合磨粒。

8.如权利要求1所述的一种带有角度可调机构的磁性复合磨粒流抛光方法，其特征在于，所述泵发热和控制阀节流会导致加工回路内的磨粒流温度上升，而磨粒流温度上升会导致磨粒流粘度变化，造成工件表面抛光力变化，最终造成抛光质量下降，为避免磨粒流温度升高导致上述不良影响，在磨粒缸中安装水冷装置，通过系统控制器调节水冷装置的冷却水流量以维持磨粒流温度在15～45℃范围内。